脆性破壊 — CAE用語解説

そうそう。脆性破壊は「塑性変形をほとんど伴わない急速な破壊」で、エネルギーを吸収する間もなく一瞬で亀裂が伝播する。歴史的な惨事で言えば、第2次世界大戦中のリバティ船の胴割れ事故がよく知られてる。溶接部の欠陥が低温で急激に開口した。

鉄鋼材料には「延性-脆性遷移温度（DBTT）」という特性温度があって、それ以下では破壊靱性$K_{Ic}$が急激に低下する。BCC構造の金属（鉄、クロムなど）に顕著。零下の寒冷地での構造物や、液化天然ガス（LNG）タンク（-162℃）の設計では、この低温脆性が設計の出発点になる。

破壊力学的アプローチが基本。FEMで亀裂先端の応力拡大係数$K_I$を計算して、材料の破壊靱性$K_{Ic}$と比較する。$K_I < K_{Ic}$なら安全——というのが破壊力学の基本判定。Ansys MechanicalのFracture toolboxや、Abaqusの破壊力学モジュールで実装できる。

直結する。自動車衝突試験では鋼板が通常は延性的に変形するが、超高張力鋼（1500MPa超）では衝突の高速変形で脆性的な割れが起きることがある。この遷移はFEMの材料モデル（Johnson-Cook等）に高ひずみ速度効果と破断条件を入れることで再現する。

• 破壊靱性
• DBTT
• 応力拡大係数

そう。特にLNGタンクや北海の海洋構造物では、低温での破壊靱性試験（シャルピー衝撃試験）が規格要件になってる。CAEエンジニアも材料の脆性特性を理解した上で、破壊力学評価を行う必要があるよ。